Programma
Il corso di Chimica farmaceutica e tossicologica I prevede un percorso formativo che fornisce allo studente le basi per la comprensione a livello chimico dell’azione terapeutica dei farmaci. A termine di questo corso lo studente sarà in grado di comprendere gli eventi che si succedono all’interno del corpo umano dalla somministrazione del farmaco fino alla sua eliminazione. Per meglio fruire delle nozioni di questo corso, il programma d’insegnamento del corso è articolato in due sezioni. La parte di Chimica farmaceutica generale guida lo studente attraverso le conoscenze generali che sono alla base dell’azione del farmaco. La parte di Chimica farmaceutica sistematica analizza dettagliatamente alcune classi dei farmaci utilizzati nella terapia, con enfasi riguardo ai più recenti progressi del repertorio farmaceutico. L’analisi delle classi del farmaci sarà successivamente completata con l’insegnamento di Chimica farmaceutica e tossicologica II.
• Chimica farmaceutica generale
L’insegnamento di Chimica farmaceutica e tossicologica I prevede l’acquisizione di nozioni di relative a nomenclatura, progettazione e sviluppo di farmaci e la loro classificazione, farmacocinetica e farmacodinamica, meccanismo d’azione, metabolismo e tossicità.
Tutto questo viene trattato nella parte generale del programma cui generalmente sono dedicate circa 18 ore di lezione.
• Chimica farmaceutica sistematica
Successivamente viene approfondito lo studio di alcune classi di farmaci, che nel programma sono riportati nella parte sistematica. Per ogni classe di farmaci sono impartite nozioni relative alle proprietà generali, classificazione, meccanismo d’azione, relazioni struttura-attività e principali proprietà farmacologiche. Per i farmaci contrassegnati con (s) è richiesta la sintesi specifica. A questa parte del programma vengono dedicate circa 70 ore di lezione così ripartite:
• Chemioterapici di sintesi
Sulfamidici. Sulfanilamide, sulfacetaamide, acetilsulfisossazolo, sulfadiazina, sulfametossazolo (s), sulfasalazina. Meccanismo d’azione, relazioni struttura-attività, effetto del sostituente N1 su assorbimento ee interazione con la DHPS. Trimetoprima. Associazioni di sulfamidici con trimetoprima. Applicazioni terapeutiche.
Chinoloni. Generazioni e loro caratteristiche. Norfloxacina (s), ciprofloxacina (s), ofloxacina e levofloxacina, moxifloxacina, gemifloxacina, gatifloxacina, besifloxacina, finafloxacina. Meccanismo d’azione, relazioni struttura-attività, applicazioni terapeutiche. Sintesi dei chinoloni secondo Gould-Jacobs e Grohe-Heitzer.
Nitrofurani. Nitrofurantoina.
Nitroimidazoli. Metronidazolo.
Ossazolidinoni. Linezolid.
Altri. Metenamina.
• Antibiotici inibitori della biosintesi del peptidoglicano
Penicilline. Penicilline naturali. Benzilpenicillina, penicillina V. Preparazione dell’acido 6-aminopenicillanico (6-APA) per via enzimatica e per via chimica (s). Penicilline semisintetiche. Caratteristiche chimiche, spettro d’azione, resistenza alle lattamasi ed acido-stabilità. Metodi di sintesi delle penicilline semisintetiche (s). Nafcillina oxacillina, dicloxacillina, meticillin, ampicillina (s), amoxicillina (s), carbenicillina, ticarcillina. Ureidopenicilline: azlocillina, piperacillina. Pro-ampicilline: bacampicillina, pivampicillina e meccanismo di conversione ad ampicillina. Meccanismi dell’instabilità e fattori di resistenza in ambiente acido e verso le lattamasi. Inibitori della lattamasi: acido clavulanico, sulbactam, tazobactam, avibactam. Meccanismo d’azione delle beta-lattamine (modello di sovrapposizione con il frammento D-Ala-D-Ala).
Cefalosporine. Cefalosporine naturali. Cefalosporina C. Preparazione dell’acido 7-aminocefalosporanico (7-ACA) per via chimica (s). Cefalosporine semisintetiche. Caratteristiche chimiche, spettro d’azione, resistenza alle lattamasi. Metodi di sintesi delle cefalosporine semisintetiche (s). Prima generazione: cefazolina, cefalexina; seconda generazione: cefurossima (s), cefossitina; terza generazione: cefotassima, ceftizossima, ceftriaxone, ceftazidima: quarta generzione: cefepima. quinta generzione: ceftarolina. Pro-cefalosporine: cefpodoxima proxetil, cefuroxima axetil, ceftarolina fosamil.
Cefamicine. Cefossitina. Biogenesi di penicilline, cefalosporine e cefamicine.
Carbapenemi. Tianemicina, imipenem (imipinem-cilastatina).
Monobattami. Aztreonam.
• Antibiotici inibitori del ribosoma
Antibiotici aminoglucosidici. Gruppo della 2-desossistreptamina-4,6-disostituita. Kanamicine. Gruppo della 2-desossistreptamina-4,5-disostituita. Neomicina. Gruppo della streptidina. Streptomicina e diidrostreptomicina. Proprietà, meccanismo d’azione e di resistenza.
Antibiotici macrolidici. Macrolidi antibatterici. Eritromicina, instabilità in ambiente acido, claritromicina, oleandomicina, troleandomicina. Macrolidi antifungini. Amfotericina B. Proprietà, meccanismo d’azione.
Tetracicline. Tetracicline naturali. tetraciclina, demeclociclina. Tetracicline semisintetiche. Dossicilina, minociclina, tigeciclina, rolitetraciclina (s). Proprietà, meccanismo d’azione. Reazioni di degradazione: epimerizzazione, chelati metallici, anidro derivati e lattonizzazione.
Cloramfenicolo (s). Proprietà e meccanismo d’azione. Sintesi di Hoechst.
Streptogramine. Pristinamicine.
• Altri Antibiotici
Fosfomicina. Meccanismo d’azione.
Ansamicine. Rifamicina B, O, S, SV, rifamide, rifampicina, rifapentina, rifabutina.
Acido fusidico.
Antibiotici glicopeptidici. Vancomicina.
Peptidi ciclici. Classificazione. Bacitracina A, polimixine.
• Antitubercolari e antileprotici
Antitubercolari. Prima scelta: isoniazide (s), rifamicina SV, rifampicina, rifapentina, rifabutina, etambutolo (s), pirazinamide, streptomicina. Seconda scelta: acido para-aminosalicilico, cicloserina, linezolid. Terapia antitubercolare, meccanismo d’azione.
Antileprotici. Dapsone, clofazimina (s). Meccanismo d’azione.
• Antifungini
Inibitori della biosisntesi dell’ergosterolo. Macrolidopolieni. Amfotericina B. Imidazoli. clotrimazolo, bifonazolo, miconazolo, econazolo, chetoconazolo (s). Triazoli. terconazolo, itraconazolo, saperconazolo, fluconazolo (s), voriconazolo, ravuconazolo, isavuconazolo Allilamine. naftifina, terbinafina. Tiocarbamati: tolnaftato. Morfoline. amorolfina. Proprietà, inibizione della biosintesi dell’ergosterolo, meccanismo di inibizione della 14-alfa-demetilasi degli azoli.
Antifungini non-basati sull’ergosterolo. Pirimidine: flucitosina. Proprietà e meccanismo d’azione. Ciclopirox.
• Antiparassitari
Antiprotozoari. Amebiasi, giardiasi e tricomoniasi: metronidazolo; leishmaniosi: sodio stibogluconato; pneumocisti e tripanosomiasi: pentamidina isetionato.
Antimalarici. Alcaloidi della china: proprietà e stereochimica. Chinoline 4-sostituite (chinina, clorochina, idrossiclorochina), 8-aminochinoline (primachina), proguanil (s), cicloguanil. Profilassi antimalarica.
Antielmintici. Piperazine e derivati, dietilcarbamazina praziquantel, pirantel pamoato.
• Antivirali
Interferoni: alfa, beta, gamma e induttori di interferone (poli[I:C], tilorone). Adamantanici: amantadina, tromantadina. Inibitori della neuraminidasi: zanamivir, oseltamivir. Inibitori della replicazione dell’acido nucleico virale: aciclovir (s), valaciclovir, citarabina, famciclovir, penciclovir, ganciclovir, idossiuridina, ribavirina, trifluridina, vidarabina, adefovir.
Farmaci per l'epatite C. Inibitori della polimerasi NS5B: sofosbuvir, Inibitori della NS5A: ledipasvir. Inibitori della potreasi NS3//4A: simeprevir. Farmaci per l’infezione COVID19
Chemioterapici anti-AIDS. Struttura e ciclo replicativo del virus HIV. Inibitori della trascrittasi inversa: a) nucleosidici: zidovudina (AZT) (s), zalcitabina (DDC), didanosina (DDI), stavudina (D4T), lamivudina (3TC), emcitrabina; b) nucleotidici: tenofovir; c) non-nucleosidici: nevirapina (s), delavirdina, efavirenz (s), etravirina (s), rilpivirina. Modelli butterfly-like e horseshoe. Initori della proteasi: saquinavir, ritonavir, indinavir, nelfinavir, amprenavir, lopinavir, atazanavir, fosamprenovir, tripanavir, darunavir. Inibitori della fusione: enfuvirtide. Antagonisti del co-recettore CCR5: maraviroc. Inibitori dell’integrasi: raltegravir. Terapie anti-AIDS.
• Antineoplastici
Generalità: neoplasie (definizione e caratteristiche), apoptosi, oncogeni. Farmaci che agiscono sugli acidi nucleici. Mostarde azotate: clormetina, clorambucile, melfalan, ciclofosfamide; nitrosouree: carmustina; metilanti il DNA: procarbazina, dacarbazina; complessi organoplatino: cisplatino; aziridine e alchilsolfonati: tiotepa e busulfan. Agenti intercalanti:, dactinomicina, doxorubicina, bleomicina. Antimetaboliti: 5-fluorouracile, metotressato. Antimitotici: colchicina, combretastatina, alcaloidi della Vinca (vincristina e vinblastina), tassani (paclitaxel), etoposide. Inibitori delle proteina chinasi: generalità, imatinib (s). Antitumorali biotecnologici.
• Antiinfettivi topici
Cloro e derivati: cloro, ipoclorito di sodio, cloramine, acido cloridrico. Iodio e derivati: iodio, preparati a base di iodio, iodofori, povidone-iodio. Acqua ossigenata, acido borico e perborato di sodio, permanganato di potassio. Proteinati d’argento, ittiolo. Antidoti nell’avvelenamento da metalli pesanti: BAL, EDTA sodiocalcico. Alcoli: alcol etilico, dissuefacenti dall’alcol (antabuse). Aldeidi: formaldeide, paraformaldeide, metenamina, elmitolo. Acidi: acido sorbico, acido undecilenico. Prodotti nipaginici: paraben, metilparaben Fenoli: fenolo, resorcina, cresolo, timolo. Clorofenoli: diclorofene, esaclorofene.
• Espettoranti e mucolitici
Secretomotori. Derivati fenolici: guaiacolo, acetilsalicilato di guaiacolo, solfoguaicolato di potassio. Oli essenziali e resine: alfa-terpineolo, eucaliptolo, canfora. Secretolitici: N-acetilcisteina (s), mecisteina, bromesina.
• Tensioattivi
Anionici: lauril solfato, diottilsolfosuccinato sodico. Cationici: benzalconio, cetidilpiridinio. Anfolitici e non-ionici: cenni. Altri antiinfettivi: Clorexidina (cloresidina).
• Gastrointestinali
Antiacidi. Sistemici: sodio bicarbonato. Non-sistemici: composti del calcio, del magnesio, del bismuto e dell’alluminio.
Antiulcera. Antipeptici: poligeenan, condroitinsolfato sodico, proglumide. Antiistaminici non-classici (anti-H2): burimamide, cimetidina, ranitidina, nizatidina, famotidina, roxatidina Inibitori della pompa protonica: omeprazolo, lansoprazolo, pantoprazolo, rabrazolo, esomeprazolo. Epiteliotrofici: Liquirizia e derivati. Meccanismo d’azione. Catartici. Classificazione.
Purganti. Purganti di massa. Idrofili naturali: agar, psillio. Idrofili semisintetici: metilcellulosa e carbossimetilcellulosa. Osmotici salini: sodio solfato, magnesio solfato, fosfato bisodico, cremore tartaro, sale di Seignette, magnesio ossido e magnesio citrato. Polialcoli: glicerina, mannite, sorbite. Purganti lubrificanti. Emollienti oleosi: olio di mandorle dolce, olio di oliva, paraffina liquida. Fecal softeners: diottilsolfosuccinato sodico. Purganti irritanti e di contatto. Attivi sul tenue: olio di ricino. Attivi sul crasso naturali: cascara, rabarbaro, senna, aloe, frangula. Attivi sul crasso sintetici: dantrone, bisacodile, picosolfato sodico.
Emetici ed antiemetici. Emetici: apomorfina, solfati di zinco e rame, mostarda emetica, tartaro emetico, ipecacuana. Antiemetici: metoclopramide. Antinausea: dimenidrinato.
Astringenti e antidiarroici. Acido tannico, pectina, loperamide.
Adsorbenti e Defroticanti. Carbone medicinale, caolino, polimetilsilossano.
Prerequisiti
Per un adeguato e soddisfaciente apprendimento, è indispensabile che all’inizio del corso lo studente possieda sufficienti conoscenze di Chimica organica, in particolare per quanto riguarda le reazioni chimiche ed il loro meccanismo. E’ indispensabile conoscere la nomenclatura e la chimica dei composti eterococlici, in particolare quelli a 5, 6 termini e benzofusi. E’ importante conoscere la Fisiologia e la Biochimica, soprattutto per quanto riguarda la replicazione cellulare, la sintesi proteica, la struttura e la sintesi del DNA, i processi di sintesi della parete cellulare dei batteri, e la replicazione virale. E utile la conoscenza della Microbiologia soprattutto relativamente alla struttura di agenti infettanti quali batteri, virus, funghi, plasmodi, micobatteri, ameba etc.
Testi di riferimento
Greco Giovanni. Farmacocinetica e farmacodinamica su basi chimico-fisiche. Ed. Loghìa
Greco Giovanni. Farmacoci antibatterici. Ed. Loghìa
David A. Williams, Thomas L. Lemke, Foye’s principi di chimica farmaceutica. 7° ed, Piccin Ed.
David A. Williams, Thomas L. Lemke, Foye’s L’essenziale. Piccin Ed.
A. Gasco, F. Gualtieri, C. Melchiorre, Chimica Farmaceutica, 2a Ed, CEA Ed.
G. Costantino, G. Sbardella. Chimica farmaceutica, 1a Ed, EdiSES Ed., 2024.
Modalità insegnamento
L’insegnamento di Chimica farmaceutica e tossicologica I viene svolto mediante lezioni frontali. Gli argomenti trattati possono essere seguiti sui testi di studio adottati, che sono stati tutti recentemente pubblicati o aggiornati. Il docente indica allo studente i capitoli dei testi più adeguati alla fruizione delle conoscenze necessarie. Accanto ai testi adottati, il docente posta sul sito e-learning il materiale didattico proiettato durante le lezioni, che può essere liberamente scaricato dallo studente come ausilio didattico. Per particolari chiarimenti sulla materia d’insegnamento lo studente può chiedere al docente un colloquio durante l’orario di ricevimento. La frequenza del corso offre allo studente un comprovato vantaggio sia in termini di comprensione della materia d’insegnamenti sia per quanto riguarda la preparazione degli argomenti da portare all’esame. Gli studenti che sono impossibilitati a frequentare dispongono del programma dettagliato, del materiale didattico scaricabile da e-learning e dell’assistenza particolare del docente.
Frequenza
La frequenza alle lezioni è obbligatoria
Modalità di esame
Le modalità di valutazione l’esame è orale. Ai fini della valutazione viene presa in considerazione la capacità dello studente di illustrare al docente a livello chimico i concetti della chimica farmaceutica generale e il meccanismo d’azione, le relazioni struttura-attività e le indicazioni terapeutiche delle classi di farmaci richieste dal docente in sede d’esame. Per le domande fa testo il programma d’esame dell’anno in corso fornito dal docente e pubblicato in e-learning. Obiettivo della prova d’esame è accertare che lo studente abbia acquisito i fondamenti dell’azione del farmaco dal punto di vista generale e dei farmaci della parte sistematica riportati nel programma.
Bibliografia
Bibliografia citata dal docente a lezione
Modalità di erogazione
Il docente tratta i vari argomenti e successivamente stimola gli studenti ponendo, nell’ambito delle varie classi di farmaci trattati, quesiti relativi alla loro progettazione ed evoluzione, al fine di facilitare la comprensione delle problematiche farmacocinetiche e farmacodinamiche legate alla loro struttura, il superamento delle quali, mediante modifiche strutturali o mediante loro associazione con altri composti favorisce un miglioramento della loro attività farmacologica e, talvolta contestualmente, della loro tossicità.